摘要
作为一种新型特种工程塑料，半结晶型聚芳醚腈由于其优异的机械性能，耐辐射性和高的热稳定性，在国防、军事和航空航天等领域具有潜在应用价值。然而其较低的结晶度及结晶速率限制了对聚芳醚腈结晶行为及加工应用的进一步研究。半结晶型高分子的结晶行为主要取决于高分子的链结构、高分子材料成型加工过程及外加助剂等因素，因此研究高分子链结构以及外加助剂对聚芳醚腈结晶行为及性能的影响具有重要意义。本文通过偏光显微镜测试（POM）以及扫描电子显微镜（SEM）、差热分析（DSC）及广角X射线衍射（WAXD）研究了分子量大小对对苯-间苯二酚型聚芳醚腈结晶行为及性能的影响；以及多巴胺与聚乙烯亚胺表面共改性的六方氮化硼（h-BN）及二硫化钼（MoS2）分别作为以对苯-间苯二酚型聚芳醚腈为高分子基体的成核剂时，对聚芳醚腈结晶行为及性能的影响三个方面进行了研究，具体工作如下： 首先，以对苯二酚,间苯二酚及2,6-二氯苯甲腈为原料通过亲核取代缩聚反应合成低、中、高三种不同分子量的半结晶型对苯-间苯二酚型聚芳醚腈。分别对其Avrami非等温动力学、结晶度、晶体形态及性能进行研究，结果表明不同分子量的对苯-间苯二酚型聚芳醚腈具有相同的晶体结构，在偏光显微镜下晶体都出现了十字消光现象，晶型都为球晶。在相同的升温速率下，高分子量的聚芳醚腈表现出更高的结晶温度，随着升温速率的提高，低、中、高三种不同分子量的对苯-间苯二酚型聚芳醚腈的结晶温度分别从199.7℃升至217.7℃、230.7℃升至251.6℃、269.4℃升至278.9℃。随着对苯-间苯二酚型聚芳醚腈分子量从低增至高，结晶活化能由115.60KJ/mol增至359.91KJ/mol，Avrami指数n降低，结晶度从12.35%降至6.56%，高分子量的聚芳醚腈表现出更为优异的热力学性能、介电性能。 其次，选取通过多巴胺与聚乙烯亚胺共同表面改性的六方氮化硼作为成核剂，通过流延成膜法制备了改性六方氮化硼/聚芳醚腈纳米复合材料。研究表明功能化六方氮化硼能有效的促进聚芳醚腈冷结晶行为及提高其结晶速率，引入2wt%功能化六方氮化硼后，对苯-间苯二酚型聚芳醚腈的球晶晶体尺寸降低且成核密度增大，对苯-间苯二酚型聚芳醚腈的冷结晶温度从273.5℃降至262.9℃，结晶度从6.56%提高至14.90%，结晶活化能由359.7KJ/mol降至292.8KJ/mol。此外，力学拉伸强度由原基体的124.6MPa增至136.1MPa。当测试频率为1kHz时，介电常数由3.54增强3.91。 最后，为了提高聚芳醚腈的结晶性能及在薄膜电容器领域的应用，通过水热法制备二硫化钼纳米片,其次通过引入多巴胺与聚乙烯亚胺在二硫化钼表面共沉淀和共交联对MoS2进行功能化修饰，从而改善二硫化钼在聚芳醚腈基体中的分散性，然后制备一系列不同含量的功能化二硫化钼/对苯-间苯二酚型聚芳醚腈纳米复合薄膜。研究表明功能化二硫化钼能改变聚芳醚腈的晶型并提升其成核密度，将聚芳醚腈的结晶度从6.16%提升至17.10%，以及将聚芳醚腈的球晶尺寸从2um降至0.5um。所制得纳米复合膜表现出优异的介电性能，当功能化二硫化钼含量为20wt%时，测试频率为1kHz时，其介电常数与介电损耗分别为17,0.07，储能密度为1.29J/cm3。此外，复合膜也表现出优异的热力学性能，5%热失重温度达490℃以上，拉伸强度高于108MPa。
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